Атомные часы считаются эталоном точности измерения времени. Однако, как ни удивительно, одни атомные часы оказываются лучше других — всё зависит от того, что именно понимать под «лучше». Исследователи из Венского университета заявили о создании более совершенных атомных часов на основе тория. Они не обязательно точнее существующих аналогов, но обладают важным преимуществом — способностью к саморегуляции.
До сих пор подавляющему большинству атомных часов требовалась внешняя подстройка, чтобы сохранять стабильность хода. Именно в этом и состоит ключевая особенность новой разработки: система сама удерживает заданный ритм, не нуждаясь в постоянном вмешательстве со стороны.
Почему именно торий
Учёные давно предполагали, что торий станет отличной основой для часов благодаря крайне узкому энергетическому зазору между двумя его состояниями. Чтобы «запустить» такой переход, нужен лазер со строго определёнными характеристиками.
Сложность в том, что эти характеристики должны быть исключительно точными. На ранних этапах экспериментов необходимую стабильность лазеру обеспечивали с помощью других ядерных часов — то есть установка опиралась на уже существующий эталон частоты.
Как работает саморегуляция
Идеальная схема выглядит так: лазер возбуждает источник — в данном случае кристалл тория, — а полученный от него отклик используется для подстройки самого лазера. Судя по всему, именно это и удалось реализовать исследовательской команде. Если частота лазера начинает дрейфовать, ядра тория поглощают меньше света, и это автоматически корректирует выходную частоту, компенсируя отклонение.
Подробное описание физики процесса опубликовано в научном журнале Nature — там же приведены детали эксперимента и выполненных измерений.
Что это значит для будущего
Сегодня оптические атомные часы остаются главным кандидатом на роль стандарта частоты и времени. Но подобные исследования показывают, что ядерные часы на основе тория способны в перспективе обеспечить ещё более высокую точность — а вместе с ней и новые возможности для фундаментальной науки, систем навигации и связи.
